Антагонизм брадикининовых рецепторов во время искусственного кровообращения (BRAC)

Заболеваемость сердечно-легочным шунтированием. Ежегодно более миллиона пациентов во всем мире подвергаются кардиохирургическим вмешательствам. Почти все кардиохирургические операции выполняются на несокращающемся сердце с поддержкой искусственного кровообращения. Хотя использование аортокоронарного шунтирования без искусственного кровообращения растет, опасения по поводу неполной реваскуляризации и снижения проходимости венозного трансплантата ограничивают использование этой техники у конкретных пациентов. ИК активирует различные гуморальные каскады, включая каскад коагуляции, ККС, фибринолитический каскад, и вызывает синдром системной воспалительной реакции. Активация этих систем может привести к гипотонии, лихорадке, ДВС-синдрому, диффузному отеку тканей или, в крайних случаях, к полиорганной недостаточности. Активация KKS способствует гемодинамическим нарушениям, фибринолизу и воспалительной реакции, наблюдаемым у пациентов, перенесших искусственное кровообращение. Апротинин, неспецифический ингибитор сериновой протеазы, частично снижает образование брадикинина, уменьшает фибринолиз, гипотензию и системную воспалительную реакцию, связанную с ИК. Апротинин снижает кровопотерю и потребность в переливании крови, однако его применение в основном ограничено повторными кардиохирургическими вмешательствами из-за стоимости. Другие факторы, которые могут ограничивать широкое применение апротинина, включают повышенный риск почечной дисфункции, аллергические реакции и неспецифичность препарата. Брадикинин опосредует большинство эффектов ККС. Таким образом, антагонизм к брадикининовым рецепторам может модулировать эффекты активации KKS во время искусственного кровообращения. Целью этого предложения является проверка гипотезы о том, что эндогенный брадикинин способствует гемодинамической, фибринолитической и воспалительной реакции на ИК и что антагонизм к рецепторам брадикинина снижает гипотензию, воспаление и потребность в переливании крови. Предлагаемые исследования обещают привести к новым методам лечения для снижения заболеваемости, связанной с ИК.

Сердечно-легочный шунт активирует калликреин-кининовую систему (ККС). Несколько групп, включая нашу, сообщили, что концентрация брадикинина увеличивается во время искусственного кровообращения. Например, Campbell и соавт. продемонстрировали, что уровни брадикинина увеличиваются в 10–20 раз в течение первых 10 минут ИК, возвращаются к исходному уровню через 70 минут ИК и остаются повышенными в 1,7–5,2 раза после ИК. Плазменный и тканевой калликреин снижались на 80 и 60% соответственно в течение первой минуты искусственного кровообращения. Точно так же мы продемонстрировали, что брадикинин значительно увеличивается во время ИК и что ингибирование АПФ и курение потенцируют кининовый ответ во время ИК.

Фибринолитическая реакция на искусственное кровообращение. CPB увеличивает антиген и активность t-PA в зависимости от времени. Фибринолитическая реакция во время искусственного кровообращения неоднородна, при этом уровни t-PA варьируют в 250 раз. Механизм высвобождения t-PA во время искусственного кровообращения, вероятно, многофакторный. Как указано выше, мы и другие показали, что CPB увеличивает брадикинин, мощный стимул к высвобождению t-PA. Кроме того, тромбин или комплемент, образующиеся во время искусственного кровообращения, могут стимулировать высвобождение t-PA из эндотелия. В дополнение к изменениям концентрации t-PA во время искусственного кровообращения активность PAI-1 падает из-за гемодилюции и увеличения высвобождения t-PA, который потребляет активный PAI-1. Выработка плазмина увеличивается более чем в 100 раз, а выработка D-димера увеличивается в 200 раз в течение 5 минут после начала ИК. Для остальной части CPB средние уровни плазмина и D-димера остаются в 20-30 раз выше исходных уровней. Послеоперационный период характеризуется системной воспалительной реакцией, вызванной комбинацией искусственного кровообращения и хирургического вмешательства, что приводит к острофазовому ответу, который приводит к увеличению продукции PAI-1. Уровни PAI-1 начинают повышаться примерно через 2 часа после операции. После завершения искусственного кровообращения уровни PAI-1 продолжают расти и достигают пика в течение первых 12-36 часов после операции и возвращаются к норме на второй послеоперационный день. Таким образом, фибринолитическая реакция на ИК характеризуется начальной гиперфибринолитической фазой, которая начинается с быстрого повышения концентрации t-PA, плазмина и D-димера, за которой следует послеоперационная гипофибринолитическая фаза, связанная с повышением секреции PAI-1 и снижением в концентрациях t-PA.

Взаимодействие ренин-ангиотензиновой системы (РАС), ККС и фибринолитической системы. Имеются данные о том, что фибринолитический баланс регулируется РАС и ККС. ACE стратегически готов контролировать фибринолитический баланс, способствуя расщеплению брадикинина и превращению Ang I в Ang II. Ang II вызывает высвобождение PAI-1, тем самым ингибируя фибринолиз. Брадикинин стимулирует высвобождение t-PA через рецептор B2. Ингибирование АПФ снижает уровень антигена PAI-1 и увеличивает высвобождение эндотелиального t-PA за счет эндогенного брадикинина. Кроме того, ингибирование АПФ усиливает экзогенную вазодилатацию, опосредованную брадикинином, и высвобождение t-PA. Усиление брадикинин-индуцированной вазодилатации, увеличение t-PA и снижение PAI-1, описанное при ингибировании АПФ у пациентов с ишемической болезнью сердца, может способствовать первичному механизму антиишемических эффектов, связанных с длительной терапией ингибиторами АПФ. Мы продемонстрировали, что у стационарных пациентов, перенесших аортокоронарное шунтирование (АКШ), требующих ИК, ингибирование АПФ не только увеличивало фибринолитическую активность за счет снижения антигена PAI-1 и повышения активности t-PA, но также усиливало кининовый ответ. Повышение концентрации PAI-1 в периоперационном периоде связано с острым тромбозом венозного шунта. Таким образом, ингибиторы АПФ могут снижать риск острого тромбоза трансплантата за счет их влияния на образование Ang II путем ослабления реакции PAI-1 после АКШ. В противоположность благотворному влиянию ингибирования АПФ на ИАП-1 усиление кининового ответа во время ИК может иметь пагубные последствия, включая усиление фибринолиза с последующим кровотечением и гипотензией. Влияние антагониста рецептора ангиотензина II типа 1 (АТ1) на фибринолитический ответ на ИК не известно. У пациентов с эссенциальной гипертензией антагонист рецептора AT1 снижает уровень антигена PAI-1 в некоторых, но не в других исследованиях. В Конкретной цели 1 мы проверим гипотезу о том, что ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента и антагонисты АТ1-рецепторов по-разному модулируют фибринолитический и воспалительный ответ на ИК.

Антагонизм к брадикининовым рецепторам может снижать гипотензивный ответ на ИК. Низкое системное сосудистое сопротивление (СССС) обычно возникает во время и вскоре после искусственного кровообращения. Обычно она преходящая и легко поддается лечению. Иногда у пациентов наблюдается более тяжелое и стойкое снижение УВО, связанное с послеоперационным вазодилататорным шоком. Факторы риска сосудорасширяющего шока включают предоперационное применение ингибиторов АПФ, низкую фракцию выброса левого желудочка и синдром сердечной недостаточности. Лечение часто требуется для поддержания адекватного перфузионного давления во время искусственного кровообращения и для установления удовлетворительной гемодинамики, когда пациент готов к отключению шунта. Обычно это влечет за собой нейтрализацию действия сосудорасширяющих медиаторов введением таких препаратов, как норадреналин или фенилэфрин. Хотя обычно эти препараты эффективны и безопасны, они могут перераспределять кровоток таким образом, что нарушается внутренностное и почечное кровообращение. Считается, что за возникновение послеоперационного шока ответственны несколько медиаторов, включая брадикинин. Например, существует обратная корреляция между концентрацией брадикинина и средним артериальным давлением во время искусственного кровообращения, что свидетельствует о том, что брадикинин является важным медиатором снижения УВО. Мы и другие показали, что брадикинин вызывает вазодилатацию через свой рецептор B2. В то же время стимуляция В1-рецепторов не вызывает вазодилатации. Как указано в разделе ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, мы продемонстрировали, что эндогенный брадикинин способствует гипотензии, связанной с протамином, после искусственного кровообращения, и что антагонизм к рецептору брадикинина, введенный непосредственно перед протамином, ослабляет эту гипотензивную реакцию. В Конкретной цели 2 мы проверим гипотезу о том, что антагонизм к брадикининовым рецепторам модулирует гемодинамические изменения, наблюдаемые во время искусственного кровообращения.

Антагонизм к брадикининовым рецепторам может уменьшить гиперфибринолиз и кровопотерю, связанную с ИК. Ингибирование гиперфибринолиза во время искусственного кровообращения снижает кровопотерю и потребность в препаратах крови. С другой стороны, модулирование гипофибринолитической фазы после искусственного кровообращения может уменьшить тромботические осложнения. Мы и другие показали, что брадикинин стимулирует высвобождение t-PA из сосудистой сети предплечья человека и коронарного кровообращения посредством NO-синтаза-независимого и циклооксигеназо-независимого пути. Как и при вазодилатации, стимулированное брадикинином высвобождение t-PA опосредуется через рецептор B2. Несколько групп сообщили, что концентрация брадикинина увеличивается во время искусственного кровообращения. Мы продемонстрировали прямую корреляцию между концентрациями брадикинина и t-PA во время ИК, предполагая, что брадикинин играет важную роль в активации фибринолитического ответа во время ИК. Как указано в разделе ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, мы показали, что HOE 140 (антагонист рецептора B2), введенный до CPB, притупляет увеличение D-димера подобно е-аминокапроновой кислоте. Таким образом, антагонизм к В2-рецепторам может снижать фибринолиз, опосредованный брадикинином, во время искусственного кровообращения. В Конкретной цели 2 мы проверим гипотезу о том, что антагонизм к брадикининовым рецепторам модулирует фибринолитический ответ, наблюдаемый во время искусственного кровообращения.

Антагонизм к брадикининовым рецепторам может уменьшить воспалительную реакцию на ИК. Во время искусственного кровообращения воздействие крови на бионесовместимые поверхности экстракорпорального контура, а также ишемия тканей и реперфузия, связанные с процедурой, вызывают активацию нескольких основных гуморальных путей воспаления. Брадикинин вызывает многие характеристики воспалительного состояния, такие как изменения местного артериального давления, отек и боль, что приводит к расширению сосудов и повышению проницаемости микрососудов. Брадикинин активирует NF-kB и усиливает продукцию интерлейкина (IL)-1b и IL-8, стимулируемую TNFa, через рецептор B2. Кроме того, брадикинин стимулирует высвобождение ИЛ-6 из различных клеток. Растущие знания о биологической роли кининов, в частности, при воспалении, стимулировали разработку сильнодействующих и селективных антагонистов кининовых рецепторов в качестве потенциальных терапевтических средств. Например, антагонист брадикинина дельтибант (CP-0127) показал значительное улучшение 28-дневной выживаемости с поправкой на риск у пациентов с грамотрицательным сепсисом. В животной модели кишечной ишемии-реперфузии антагонизм к рецептору B2 ингибировал вызванное реперфузией увеличение проницаемости сосудов, рекрутирование нейтрофилов и экспрессию мРНК рецептора B1. Роль антагониста В2-рецепторов при ишемически-реперфузионном повреждении миокарда является более спорной. Kumari et al. продемонстрировали защитный эффект HOE 140 во время ишемически-реперфузионного повреждения in vivo, тогда как в изолированных исследованиях сердца на кроликах CP-0127 нарушал восстановление после острой коронарной ишемии. Эти противоречивые результаты могут быть результатом использования разных антагонистов, различий в чувствительности видов или разных экспериментальных протоколов. Роль антагониста рецептора B1 в воспалении неясна. В отличие от конститутивно экспрессированного рецептора брадикинина B2, экспрессия рецептора брадикинина B1 повышается после воспалительного инсульта или ишемически-реперфузионного повреждения. По-видимому, каждый подтип кининовых рецепторов опосредует различные аспекты воспалительной реакции. Однако антагонизм к рецептору B1, введенный до CPB, может быть вредным. Например, Siebeck et al продемонстрировали, что блокада рецептора B2 снижает смертность свиней, вызванную эндотоксинами, в то время как дополнительная блокада рецептора B1, по-видимому, обращает эти положительные эффекты вспять. Взятые вместе, антагонизм к рецептору B2 может уменьшить острую воспалительную реакцию, тогда как дополнительная блокада рецептора B1 может быть вредной. Эти исследования, а также тот факт, что апротинин оказывает часть своих полезных эффектов за счет снижения концентрации брадикинина, позволяют предположить, что фармакологические стратегии блокирования рецептора брадикинина B2 могут быть лучше, чем снижение концентрации брадикинина в модулировании воспалительной реакции на ИК.

РАС, ККС и воспаление. Активация РАС оказывает провоспалительное действие. Например, Ang II активирует ядерный фактор транскрипции (NF)-kB, который, в свою очередь, регулирует гены, участвующие в рекрутировании клеток и каскаде воспалительных цитокинов. Анг II индуцирует синтез и секрецию воспалительного интерлейкина (ИЛ)-6. Как упоминалось выше, брадикинин вызывает многие характеристики воспалительного состояния и активирует IL-1b и TNFa-стимулированный IL-8, а также стимулирует высвобождение IL-6. Таким образом, и Ang II, и брадикинин стимулируют высвобождение IL-6. Лечение ингибиторами АПФ связано со снижением реакции ИЛ-6 на ИК. В рандомизированном неслепом исследовании Тревельян и его коллеги 20 продемонстрировали, что ингибирование АПФ приводит к весьма значительному снижению на 51% высвобождения ИЛ-6 у пациентов, идентифицированных как высокие продуценты ИЛ-6 по полиморфизму -174 G/C, тогда как лозартан оказывал аналогичный, но менее выраженный эффект. Потенциальные механизмы такой вариации ответа ИЛ-6 между ингибиторами АПФ и блокаторами ангиотензиновых рецепторов могут быть связаны с их различным влиянием на образование ангиотензина II и деградацию брадикинина. Кроме того, индуцированное брадикинином увеличение белка IL-6 и общей мРНК ингибируется селективным антагонистом рецептора B2 HOE-140, но не селективным антагонистом рецептора B1. В Конкретной цели 1 мы проверим гипотезу о том, что ингибиторы ангиотензинпревращающего фермента и антагонисты рецепторов ангиотензина II типа 1 (АТ1) по-разному модулируют фибринолитический и воспалительный ответ на ИК.